До сего времени проклейка бумаги канифольным клеем является основной при выработке ее широкого ассортимента. Именно поэтому теория канифольной (смоляной) проклейки бумаги требует особого рассмотрения.[ ...]
Канифольная проклейка бумаги была изобретена в 1807 г. немецким фабрикантом Фрицем Иллигом, который предложил растворять канифоль в едком натре, обрабатывать этим раствором водную суспензию растительных волокон, а затем, после перемешивания раствора с волокнами, вводить в бумажную массу раствор сернокислого алюминия. После подобной обработки получаемая из волокнистой массы бумага приобретала определенную степень проклейки, т. е. ее можно было использовать для письма, чериила не расплывались на ее поверхности и не проходили на противоположную сторону бумаги. Ф. Иллиг предполагал, что растворение канифоли в щелочи — чисто физический процесс, аналогичный растворению сахара в воде. Действие сернокислого алюминия, по его мнению, заключалось в нейтрализации щелочи и вытеснении из раствора канифоли, которая при этом равномерно осаждалась на волокнах в качестве проклеивающего вещества, придавая бумаге определенную степень проклейки.[ ...]
Хотя на самом деле реакция таким образом не протекает, тем не менее теория свободной смолы оказала прогрессивное влияние на дальнейшее развитие теории и практики канифольной проклейки бумаги.[ ...]
Действительно, с точки зрения теории свободной смолы, согласно которой основным проклеивающим веществом служит свободная смола, нет смысла применять щелочь в количестве, необходимом для полной нейтрализации канифоли, а затем использовать сернокислый алюминий для полного перевода смолянокислого натрия в связанную смолу. Рекомендовалось изготовлять канифольный клей не полностью нейтрализованным, т. е. не бурый клей, получивший такое название по своему цвету, а клей с известным содержанием свободной смолы, так называемый белый клей. С этой целью щелочь использовалась полностью и оставшаяся в непрореагированном виде свободная смола во взвешенном состоянии находилась вместе с растворенным смолянокйслым натрием. Таким образом, бурый клей — это истинный раствор, а белый клей — дисперсия, в которой твердой фазой является свободная смола.[ ...]
Первоначально предполагали, что канифольный клей осаждается на волокнах бумажной массы и в процессе сушки бумаги плавится, растекается по поверхности волокон, образуя сплошную пленку, через которую вода или чернила не могут пройти. Эта теория пленки оказалась ошибочной. Расчет показывает, что количество канифоли, используемой для проклейки бумаги, недостаточно для покрытия волокон сплошным слоем пленки даже мономолекулярной толщины. Более того, различными методами оптических исследований, включая использование электронного микроскопа, установлено, что пленка канифольного клея на волокнах отсутствует, а клеевые частицы в виде точечных включений находятся на поверхности волокон й между ними.[ ...]
Тот факт, что для придания водонепроницаемости не обязательно наличие сплошной пленки, известен не только в бумажной промышленности, но и в производстве различного рода прорезиненных тканей, отличающихся воздухопроницаемостью и вместе с тем водонепроницаемых.[ ...]
Из анализа приведенного выше примера о решете, проволоки которого покрыты парафином, можно сделать выводы, имеющие практическое значение для проклейки бумаги: 1) очевидно, что непроницаемость бумаги по отношению к воде будет тем выше, чем большей гидрофобностью будут отличаться клеевые частицы; 2) необходимо, чтобы клеевые частицы были равномерно распределены в бумажном полотне, т. е. необходимо обеспечить хорошее перемешивание растительных волокон с проклеивающим веществом; 3) эффект проклейки будет тем выше, чем более дисперсны клеевые частицы, т. е. чем больше гидрофобных преград может быть получено из единицы массы проклеивающего вещества и чем больше будет кроющая способность клеевых частиц.[ ...]
Наиболее полно освещает процесс проклейки бумаги современная коллоидно-химическая теория проклейки. Согласно этой теории процесс осаждения частиц канифольного клея на волокнах целлюлозы рассматривается как процесс коагуляции клеевых частиц под влиянием электролита. При этом не безразличен вид использованного электролита. Из коллоидной химии известно, что коагуляция может протекать либо по механизму гомокоагуляции, сопровождаемому образованием агрегатов из частиц твердой фазы с выпадением их в осадок, либо по механизму гетерокоагуляции, когда коагулируемые частицы не выпадают в осадок, а в нашем случае адсорбируются на волокнах целлюлозы. Если бы для коагуляции была использована кислота (например, серная или соляная), то наблюдалась бы гомокоагуляция частиц канифольного клея. При использовании же в качестве электролита сернокислого алюминия, учитывая специфическое действие положительно заряженных ионов алюминия, происходит желательный нам процесс гетерокоагуляции.[ ...]
Это представление о видах возможной коагуляции частиц • канифольного клея дает дополнительную информацию о процессе проклейки бумаги. Например, общеизвестные факты ухудшения степени проклейки бумаги, изготовленной летом при наличии теплой производственной воды и повышении при этом расхода клея, объясняются гомокоагуляцией частиц канифольного клея под влиянием повышенной температуры производственной воды. Агломерация частиц ведь может происходить не только под действием электролита, но и под влиянием повышения температуры коллоидной системы.[ ...]
Выше было указано, что белый клей является дисперсией, в которой частицы свободной смолы находятся во взвешенном состоянии, а смолянокислый натрий — в растворе. С точки зрения коллоидно-химической теории проклейки причиной стабильности дисперсии белого клея является наличие сольватной оболочки вокруг частиц свободной смолы из адсорбированных молекул смолянокислого натрия, способных к диссоциации. Эти молекулы ориентируются своим смоляным остатком (анионом) к частице свободной смолы, а ионом натрия (катионом) к воде. В результате этого частицы свободной смолы приобретают отрицательный заряд, отталкиваются друг от друга и не слипаются между собой при тепловом движении.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема действия сил поверхностного натяжения воды в ячейках решета с проволоками, покрытыми парафином |
 |